“DNA片段有长有短，含有的碱基对数量8到20个不等。”蛋白突变、体外DNA结合和活性研究显示，催化位点附近的氨基酸对其与DNA形成重合物及活性至关重要。可以针对这个孤特的位点设计药物，阻断衔接酶的工作，进而掌握抑制病毒的主意。李继喜说，因此以该位点为靶点的药物并不能防止非洲猪瘟的感染，而是对猪瘟进行治疗。
非洲猪瘟100%的致死率令养殖场措手不及，侵入猪身体里的病毒为什么可以长驱直入?有没有什么主意能够阻挠它的入侵呢?
日前，我国重旦大学生命科学学院、遗传工程国家重点实验室甘建华课题组与李继喜课题组合作，研究解析了非洲猪瘟病毒DNA修重通路上一种关键酶的结构。相关研究成绩在线发表于《自然·通讯》。
这种关键酶是衔接酶，被称为基因“针线”，用于将不同的DNA片段衔接起来。这次通过解析非洲猪瘟病毒DNA衔接酶的分子机制，研究团队找到了非洲猪瘟病毒的保守位点，为针对非洲猪瘟病毒DNA修重通路蛋白的药物设计提供了结构基础。
断尾求生，病毒躲过宿主免疫系统
“人们会发明，患了猪瘟的病猪会发生脾脏肿大，脾脏是重要的免疫器官，那说明它的免疫系统‘奋力作战’了。”李继喜说，但是非洲猪瘟病毒很聪明，在陷入体内后会不断变幻，让免疫系统“抓不到”。
它的变幻很像壁虎的“断尾求生”。“对于宿主免疫系统要攻击的DNA片段，它会剪切掉，然后再重新‘长出来’。”李继喜说。“长出来”意味着DNA的延长、重组，这个过程需要两种DNA聚合酶(X和P)和一种DNA衔接酶。
“有这3种酶参加的整个过程形成了一套尽整的DNA修重通路。”李继喜说，团队已经解出寥玟中的一种聚合酶，文章2017年发表，揭示了聚合酶X拥有一个孤特的磷酸根识辞位点;另一种聚合酶的研究已经收尾，正在进行结果清理和论文编写工作，至此团队已经“全面打通”整个通路的关键节点。
病毒更狡猾的地方在于它新长出来的DNA片段和原来的不同，使得宿主体内的免疫系统措手不及，难以锁定攻击目标。非洲猪瘟病毒也是如此，其基因组修重时会发生突变，让免疫系统无法精准识辞，进而使得针对它们的狙击，无法奏效。
分辨率高，晶体法定格“绣娘”手法
俗话说，“万变不离其宗”。既然病毒DNA修重时有千变万化，有没有约摸找到所谓的“宗”即保守区呢?
这就要对关键酶进行高精度的结构解析。团队选择了X-射线晶体学主意，与声名鹊起的寒冻电镜主意相比，前者的分辨率更高，且一旦摸索好条件后，更易重重。
结晶条件的摸索却是尤其艰苦的过程。“我们用基因工程的主意，让非洲猪瘟病毒的衔接酶在工程菌中大量表示，通过纯化柱等主意将蛋白纯化出来。”李继喜说。这个时候目标蛋白还在溶液中，与同自己性质、分子量相近的“兄弟姐妹”在一起。
团队进行了上千次相关参数的摸索，最终得到了均一性高的尽美晶型，通过X光衍射、三维重构等主意，获得了分辨率达到2.5埃的衔接酶分子结构。
在超高分辨率下，科学家可以看到蛋白质中每个氨基酸单体的相互作用、电子密度云的情况，目击氢键间的相互衔接，从而判断和预料作为“绣娘”的DNA衔接酶将用哪些约摸的针法将什么样的DNA片段衔接起来。
亲见“凹造型”，锁定药物设计潜力点
预料之后，必须亲见。利用X-射线晶体学主意获取酶与DNA作用的“影像”，将对酶与底物相互作用时的“凹造型”一目了然。
为此，根据已经获得的衔接酶分子结构，参考相关文献，团队设计了10几种约摸的DNA片段，试试衔接酶的“功力”。“DNA片段有长有短，含有的碱基对数量8到20个不等。”李继喜说。
对于这些不同的DNA底物分子，衔接酶表现了不同的活性。从本质上说，它们之间的反应是弥刭反应。分析发明，非洲猪瘟病毒衔接酶在底物催化位点附近具有一些显然不同的氨基酸组成。蛋白突变、体外DNA结合和活性研究显示，催化位点附近的氨基酸对其与DNA形成重合物及活性至关重要。
李继喜解释道：“单孤的酶的构象可以想象成一个三节棍，当和DNA作用时，这个三节棍的三段会发生变幻，收拢到一起形成一个‘口袋’状，把DNA关在里面，促成DNA衔接反应的进行。”
高分辨率结构显示，该衔接酶在N-端具有一个孤特的DNA结合结构域(NTD)，该结构域对底物结合十分重要。
“这就好比‘口袋’入口的地方有个把门的，这个孤特的结合结构域‘认可’了，才干被衔接酶纳入到口袋中，促进DNA的反应，要是这个‘把门’的不允许，就无法进行DNA的‘缝合’工作。”李继喜说。
可以针对这个孤特的位点设计药物，阻断衔接酶的工作，进而掌握抑制病毒的主意。“已有研究发明病毒的成熟颗粒中含有衔接酶，也就是说病毒已经陷入了宿主细胞，并进行了翻译和组装之后，才会启动衔接酶的翻译工作。”李继喜说，因此以该位点为靶点的药物并不能防止非洲猪瘟的感染，而是对猪瘟进行治疗。目前，该团队已经开始与北大团队合作开启化合物的筛选工作。
